Localization of very high energy gamma-ray emission regions and study of emission mechanisms in active galactic nuclei
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22K03663
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
西嶋 恭司 東海大学, 理学部, 教授 (40202238)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫛田 淳子 東海大学, 理学部, 教授 (80366020)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 超高エネルギーガンマ線 / 活動銀河核 / 電波銀河 / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 宇宙線 |
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| Outline of Research at the Start |
活動銀河核からの超高エネルギーガンマ線については，その放射領域も放射メカニズムも十分には分かっていない．そこで本研究では，MAGIC望遠鏡とCTA大口径望遠鏡LST1との同時観測により，超高エネルギーガンマ線で，活動銀河核，特に電波銀河を世界最高感度で観測し，詳細な「時間変動」と「エネルギースペクトル」を調べる．さらに，多波長同時観測によるSEDとその時間変動より，活動銀河核における超高エネルギーガンマ線の放射領域の特定と放射メカニズムの解明を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高エネルギーガンマ線によって多くの活動銀河核（そのほとんどがブレーザー）が検出されているが，その放射領域も放射メカニズムも十分には分かっていない．中でも6天体が見つかっている電波銀河は，ジェットと視線方向が傾いているためドップラーブーストが効かず，超高エネルギーガンマ線の放射を説明するのは難しい．一方でジェットを横から見るため，電波等でその構造を見ることができる．そこで本研究では，MAGIC望遠鏡とCTA大口径望遠鏡LST1との同時観測により世界最高感度で，超高エネルギーガンマ線で電波銀河を観測し，詳細な「時間変動」と「エネルギースペクトル」を調べ，超高エネルギーガンマ線の放射領域の特定と放射メカニズムの解明を目指している．
MAGIC望遠鏡に関しては，本年度は悪条件での観測データを有効利用するために，月光下での観測データ及びトランスミッションレベルが通常より低い場合の観測データのそれぞれの解析方法の改良に時間を費やした．また，低エネルギー事象に有効なMaTaJuクリーニングを試した．改良された解析方法を，2019年12月から2021年6月までの計42夜のMAGIC望遠鏡で得られた電波銀河M87の観測データに適用した．トランスミッションレベルが低い0.55以上の観測データで有効観測時間は26.5時間であった．これによりトランスミッションが0.85以上の通常の良好な条件に比べて，有効観測時間を2.7倍にすることができた．一方，超高エネルギーガンマ線の検出が期待されるブレーザーで，赤方偏移0.101のHBLに分類されるTON396にMaTaJuクリーニングを適用して解析を行った．その結果エネルギー閾値を従来の約70GeVから約55GeVまで下げることができた．詳細は目下解析中である．また，CTA-LST1によるNGC1275の観測にも成功している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ブレーザーを中心に既存データの解析は順調に進んでいる．MAGIC望遠鏡による観測では，重視している電波銀河，例えばM87に関しては好条件下での観測データが少なく，止むを得ず明るい月光やトランスミッションレベルの低い悪条件下での観測データを解析に取り込まざるを得なくなった．そのため，その解析手法の改良と検証に時間を要した．それでも，解析方法の改良により有意な観測結果が得られている．ブレーザーに関しては，これまで検出のヒントが得られていたターゲットに対して低エネルギー事象に有効なMaTaJuクリーニングを試した．残念ながらこの天体に関しては有意度はあまり上がらなかったが，今後他の天体にも適用できる目処がたった．一方今年度はMAGIC望遠鏡2台のうち1台の故障によりある期間モノ観測になったり，Lidarの故障により，トランスミッションを正しく評価できないというトラブルも発生した．そのため新しいデータに関しては期待していたほど良質のデータが十分得られなかった．CTA-LST1による新しい観測は順調に進んでいるが，解析は予定より遅れていて，現在，2021年に観測したブレーザーと2022年に観測した電波銀河の解析を進行中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
MAGIC望遠鏡はステレオ観測が復活し，Lidarも修理できたので，今後質の高い観測が期待される．CTA-LST1も含めてできるだけ観測時間の割あてを得て，観測する予定である．もし今年度のように，月光下での観測やトランスミッションの悪い観測が多くても，今年度のスタディによりデータを無駄にせず解析に取り込める目処は立っている．幸にしてフレアの検出があれば，多波長との連携でフラックスの相関やSEDの時間変化から，その放射機構と放射場所の特定に迫りたい．フレアが起きなかったり，新しい観測データが十分に得られない場合は，既に取得済みのデータを含めて解析を進め，長期時間変動の特徴を多波長と比較しながら，静穏期のAGN，特に電波銀河についてその放射メカニズムを検討する．既存の放射モデルでうまく説明できない場合は，理論研究者の協力を得て，新しい放射モデルの構築も検討する．今まではMAGIC望遠鏡による観測データの解析を軌道に乗せることに重点を置いてきたが，今後は，CTA-LST1のデータ解析を進めるとともに，多波長との比較，及び放射モデルの検証に徐々に重点を移す．
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Report
(1 results)
Research Products
(19 results)
